Il decapaggio post-saldatura in una miscela di acido fluoridrico-nitrico (20% HNO₃ + 3% HF) rimuove lo strato alfa-arricchito di ossigeno dalle saldature in titanio. Un breve decapaggio di 5 minuti rimuove 10–20 µm di materiale, lasciando intatta una parte del caso alfa-. Un pickle più lungo di 20 minuti rimuove 40–80 µm, eliminando completamente il caso alfa-. Nell'acido citrico al 10% a 80 gradi, la resistenza alla corrosione interstiziale migliora con la rimozione dell'alfa-case. I tubi completamente decapati (20 minuti) hanno un tempo di apertura della fessura 5 volte più lungo rispetto ai tubi leggermente decapati (5 minuti). Il caso alfa- è fragile e anodico rispetto al metallo base, il che lo rende un sito preferenziale per l'attacco interstiziale.

Il meccanismo di rimozione del rivestimento alfa- e il miglioramento della corrosione interstiziale

Durante la saldatura, l'ossigeno si diffonde nella superficie del titanio, formando uno strato di involucro alfa- che è più duro e fragile del metallo di base. Questo strato ha proprietà elettrochimiche diverse ed è più suscettibile alla corrosione interstiziale. Il decapaggio in HNO₃/HF dissolve lo strato alfa-in modo uniforme. La rimozione completa ripristina la superficie della composizione metallica base ed elimina i siti di attacco preferenziali. Tempi di decapaggio più lunghi garantiscono la rimozione anche dai sottosquadri di saldatura e dalle passate di fondo dove l'accesso è limitato.

Rimozione quantitativa dell'alpha-case e resistenza interstiziale come funzione del tempo di decapaggio

Test controllati su saldature di titanio di grado 2 decapate in HNO₃ al 20% + 3% HF a 50 gradi, seguite da immersione in acido citrico al 10% a 80 gradi, hanno stabilito quanto segue. Con un decapaggio di 0 minuti (come-saldato), la profondità di rimozione dell'alpha-case è 0 µm, l'alpha-case residuo è 50–150 µm e il tempo di inizio fessura è 100–200 ore. Con un decapaggio di 5 minuti, la profondità di rimozione è di 10–20 µm, il caso alfa-residuo è di 30–130 µm e il tempo di inizio è di 200–500 ore. A 10 minuti, la profondità di rimozione è di 20–40 µm, il caso alfa-residuo è di 10–110 µm e il tempo di inizio è di 400–1.000 ore. A 15 minuti, la profondità di rimozione è di 30–60 µm, il caso alfa-residuo è di 0–90 µm e il tempo di inizio è di 600–1.500 ore. A 20 minuti, la profondità di rimozione è di 40–80 µm, il caso alfa-residuo è di 0–50 µm e il tempo di inizio è di 800–2.000 ore. A 30 minuti, la profondità di rimozione è di 60–120 µm, il caso alfa-residuo è di 0 µm e il tempo di inizio è di 1.000–2.500 ore.

Influenza della concentrazione e della temperatura dell'acido citrico sui benefici del decapaggio

Il vantaggio di un decapaggio più lungo aumenta con la concentrazione e la temperatura dell'acido citrico. Al 5% di acido citrico e a 80 gradi, l'estensione della durata della fessura da 20 minuti rispetto a . 5 minuti di decapaggio è 3×. Al 10% di acido citrico e 80 gradi, l'estensione è 4–5×. Al 15% di acido citrico e 80 gradi, l'estensione è 5–6×. Al 10% di acido citrico e 100 gradi, l'estensione è 6–8×. Concentrazioni e temperature di acido più elevate sono più aggressive, rendendo più critica la rimozione del caso alfa-.

Guida alla selezione del tempo di decapaggio post-saldatura per il servizio con acido citrico

La seguente tabella fornisce raccomandazioni per il tempo di decapaggio post-saldatura per riscaldatori in titanio di grado 2 in acido citrico al 10% a 80 gradi, in base alla resistenza alla corrosione interstiziale desiderata.

Ingegneria oltre il controllo del tempo di decapaggio

Il grado di titanio influisce sulla velocità di decapaggio. Il grado 7 decapa con una velocità simile a quella del grado 2. Lo spessore della parete deve essere sufficiente per compensare la perdita di metallo dovuta al decapaggio; su una parete da 1,5 mm con una rimozione di 60 µm rimangono 1,44 mm, il che è accettabile. La temperatura del bagno di decapaggio deve essere mantenuta a 50 gradi ± 5 gradi; temperature più elevate accelerano la rimozione ma rischiano di-decapare eccessivamente. La concentrazione di HF dovrebbe essere controllata; un HF più elevato aumenta il tasso di rimozione ma aumenta anche il rischio di assorbimento di idrogeno. Dopo il decapaggio il tubo deve essere accuratamente risciacquato per eliminare i residui acidi. La rimozione del caso alfa-può essere verificata mediante test di microdurezza; una durezza superficiale inferiore a 250 HV indica una rimozione completa.

Fare una specifica informata

Per un tubo riscaldante in titanio saldato e destinato al 10% di acido citrico a 80 gradi, specificare un tempo di decapaggio post-saldatura di 20 minuti in 20% HNO₃ + 3% HF a 50 gradi per ottenere la rimozione completa della custodia alfa-. Per applicazioni meno impegnative (temperatura o concentrazione inferiori), 10 minuti potrebbero essere sufficienti. Per il servizio critico, specificare 30 minuti. Verifica la rimozione della custodia alfa-misurando la durezza superficiale; una durezza inferiore a 250 HV indica il successo. Scartare le provette che mostrano una colorazione blu o grigia residua dopo il decapaggio. Controllando il tempo di decapaggio post-saldatura a 20 minuti, l'ingegnere rimuove lo strato alpha-case e migliora la resistenza alla corrosione interstiziale di un fattore 5 in servizio con acido citrico.